同济 结构力学 第四章习题解答

习题及参考答案【习题2】【习题3】【习题4】【习题5】【习题6】【习题8】【习题9】【习题10】【习题11】【习题12】【习题13】【习题14】【参考答案】习题22-1～2-14试对图示体系进行几何组成分析，如果是具有多余联系的几何不变体系，则应指出多余联系的数目。

题2-1图题2-2图题2-3图题2-4图题2-5图题2-6图题2-7图题2-8图题2-9图题2-10图题2-11图题2-12图 题2-13图 题2-14图习题33-1 试作图示多跨静定梁的M 及Q 图。

(b)(a)20kN40kN20kN/m40kN题3-1图3-2 试不计算反力而绘出梁的M 图。

(b)5kN/m40kN(a)题3-2图习题44-1 作图示刚架的M 、Q 、N 图。

(c)(b)(a)20kN /m2kN /m题4-1图4-2 作图示刚架的M 图。

P(e)(d)(a)(b)(c)20k N /m4kN题4-2图4-3 作图示三铰刚架的M 图。

(b)(a)题4-3图4-4 作图示刚架的M 图。

(a)题4-4图4-5 已知结构的M 图，试绘出荷载。

(b)(a)题4-5图4-6 检查下列刚架的M 图，并予以改正。

(e)(g)(h)P(d)(c)(a)(b)(f)题4-6图习题55-1 图示抛物线三铰拱轴线方程x x l lfy )(42-=，试求D 截面的内力。

题5-1图5-2 带拉杆拱，拱轴线方程x x l lfy )(42-=，求截面K 的弯矩。

C题5-2图 题5-3图5-3 试求图示带拉杆的半圆三铰拱截面K 的内力。

习题66-1 判定图示桁架中的零杆。

(c)(b)题6-1图6-2 用结点法计算图示桁架中各杆内力。

(b)题6-2 图6-3 用截面法计算图示桁架中指定各杆的内力。

(b)题6-3图6-4 试求图示组合结构中各链杆的轴力并作受弯杆件的M 、Q 图。

(a)题6-4图6-5 用适宜方法求桁架中指定杆内力。

(c)(b)(a)题6-6图习题88-1 试作图示悬臂梁的反力V B 、M B 及内力Q C 、M C 的影响线。

4-5试用静力法作图示结构中指定量值的影响线。

(a)F P=1M A、F QA、M e、坐标原点设在A处，由静力平衡可知M A X, F QA 1当F p在C点以左时，M e O,F QC 0(X a)当F p在C点以右时，M C(X a) a X,F QC1(X a)F QC的影响线(b)F QA的影响线M eF RB、M e、以A为坐标原点，方向如图所示假设F R向上为正，由静力分析知F RB X/lx(l a/l ),(0 X a)aa x,(l X a)F RB (l a),(xF RA a,(X a)Xcos ,(0 Xa)a),(al)M C的影响线M e的影响线(C)m-- 3m ■- - 2m 2m -1F NCD、M E、M e、F QCM EM CF Q C R(d)M B53FNCDFNCD5x 3,(00,(3 x2 (5 x),(02,(5 xx 3)7)7)x) 05)F NCD35 5x12 12|F P=1D* EJL A_ C B丄H --- 4m——-*2m*H2m Hr* --- 5m----- *-n ---- 5m ----F1,(0 3) 3)x x341評0FNCD534F QC的影响线以D点为坐标原点，向右为正匚x 1 M X 1 匚 1 xFRB, M C, F QC8 4 8M e的影响线F QC的影响线(f)F QB 的影响线(e)|F P =1 AC B 4a F Q A 、F Q A 、F QC 、M C 1,(0 x a) FQA 0,(0 x a) 0,(a x 7a)，1,(a x 7a) 0,(0 x 5a) ,M Cx a,(0 x 5a) 1,(5a x 7a) 4a,(5a x 7a) F QC 2a ,F QB 2a 0,(2a x 5a) 0,(2a x 5a) x /o -,(0 x a) x ,(0 x 2a) 2 4a a ,(a x 2a), F QF 3 x ,(2a x 4a) 2 2 2a 0,(2a x 5a) 5 x ,(4a 5a) — 2a x 2 x x E F RA F P =1 CY F A E 忑」丄|- a 十 a 十 a -1- a -■■■ |- F RA 、F QB 、M E 、F QF a/2 1/2 1/2 F QF 的影响线1/2 M E 的影响线 F RA 的影响线4-6试用机动法作图示结构中指定量值的影响线。

结构力学 第四章习题 参考答案2005级4－1 图示抛物线拱的轴线方程24(fy x l l=−)x ，试求截面K 的内力。

解：（1） 求支座反力801155 kN 16AV AV F F ×=== 0805(5580)0.351500.93625 kN 16BV BV F F ×==−×+×== 0Mc 55880350 kN 4H F f ×−×===（2） 把及代入拱轴方程有:16m l =4m f =(16)16xy =−x （1）由此可得:(8)tan '8x y θ−==（2） 把截面K 的横坐标 ,代入（1），（2）两式可求得: 5m x ==＞, 3.44m y =tan 0.375θ= 由此可得:20.56θ= 则有sin 0.351θ=,cos 0.936θ=最后得出截面k 处的内力为: (上标L 表示截面K 在作用力左边，R 则表示截面在作用力右边)055550 3.44103 kN m K H M M F y =−=×−×=i0cos sin 550.936500.35133.93 kN L sK s H F F F θθ=−=×−×= (5580)0.936500.35140.95 kN R sK F =−×−×==40.95 KN 0sin cos 550.351500.93666.1 kN L NK s H F F F θθ=+=×+×= (5580)0.351500.93638.03 kN R NK F =−×+×=4－2 试求拉杆的半圆三铰拱截面K 的内力。

解：（1）以水平方向为X 轴,竖直方向为Y 轴取直角坐标系，可得K 点的坐标为：2m6mK K x y =⎧⎪⎨==⎪⎩ （2）三铰拱整体分别对A ，B 两点取矩，由平衡方程可解得支座反力：0 20210500 20210500 2100A By B Ay x Ax M F M F F F ⎧=×−××⎪⎪=×+××⎨⎪=−×=⎪⎩∑∑∑=== =＞ 5 kN ()20 kN () 5 kN ()Ay Ax By F F F =−⎧⎪=−⎨⎪=⎩向下向上向左（3）把拱的右半部分隔离，对中间铰取矩，列平衡方程可求得横拉杆轴力为：CN 0 105100MF =×−×∑=＞N 5 kN F =（4）去如图所示的α角，则有：=＞cos 0.6sin 0.8θθ=⎧⎨=⎩于是可得出K 截面的内力，其中：22(6)206525644 kN m 2K M ×=−+×−×−×=isK F (20265)sin 5cos 0.6 kN θθ=−×−×−×=− NK F (20265)cos 5sin 5.8 kN θθ=−−×−×−×=−13K M F r Fr ==（内侧受拉） K 截面作用有力，剪力有突变 且有01sin3032LSK 2F F F F =−=−×=− （2） 22R SK F FF F =−=（3）011sin30(326NKF F F F ==×=拉力）（4）4-4 试求图示三铰拱在均布荷载作用下的合理拱轴线方程。

同济大学朱慈勉结构力学第 4章习题答案(14-5 试用静力法作图示结构中指定量值的影响线。

(alF P =1M A 、 F Q A 、 M C 、F Q C, 10, 0(( , 1(A QA P C QC P C QC M x F F C M F x a F C M x a a x F x a =-== =≤=--=-=≥坐标原点设在 A处,由静力平衡可知当在点以左时, 当在点以右时, M A 的影响线F Q A 的影响线M C 的影响线的影响线(b1R B 、 M C 、 F Q C/(/,(0(,( ,( ,( cos ,(0 (1,( C QC A x l x l a l x a l a x a M aa x a a x l x a l xx a l F x a x l l αα=-≤≤⎧⨯-≤⎧⎪==⎨⎨⨯>-≥≥⎩⎪⎩⎧-≤≤⎪⎪=⎨⎪-≤≤⎪⎩RB RB RB RA 以为坐标原点,方向如图所示假设 F 向上为正,由静力分析知 F F F F R B 的影响线 M C 的影响线F 2a cos lα(1alα-F Q C 的影响线(cF N CD 、 M E 、 M C 、 F Q C R 3355 041(7 05121232(5,(05532,(5753,(030,(373311,(03 ,(03544371,(37 ,(37 544B NCD NCD NCDENCDCNCDRQCNCDM F x F xF x xMF xx xMxF x x xFF x x x=⨯⨯-⨯-=→=- ⎧⨯⨯--≤≤⎪⎪=⎨⎪⨯⨯≤≤⎪⎩-≤≤⎧=⎨≤≤⎩⎧⎧-≤≤-≤≤⎪⎪⎪⎪==⎨⎨⎪⎪≤≤-≤≤⎪⎪⎩⎩∑由知,3NCDF 的影响线 EM 的影响线CM 的影响线341RQCF 的影响线(d5mM C 、 F Q C 111 , ,848 RB C QC Dx x x F M F---===以点为坐标原点,向右为正1494189 8CM 的影响线 QCF 的影响线(e1,(0 0,(0, 0,(7 1,(70,(05 ,(05 , 1,(57 4,(57LR QAQA QC C x a x a F F a x a a x a x a x a x a F M a x a a a x a -≤≤≤≤⎧⎧==⎨⎨≤≤≤≤⎩⎩≤≤-≤≤⎧⎧==⎨⎨≤≤≤≤⎩⎩2a 4a F Q A 、 F Q A 、 F Q C 、 M CL R(fF R A 、 F Q B 、 M E 、 F Q F1,(02 ,(02 , 220,(25 0,(25,(02 ,(0 423,(2, ,(242220,(25 5,(45 22RA QB E QF x xx a x a F F a aa x a a x a x xx a x a a x xM a a x a F ax a aa x a x a x a a ⎧⎧-≤≤-≤≤⎪⎪==⎨⎨⎪⎪≤≤≤≤⎩⎩⎧⎧≤≤≤≤⎪⎪⎪⎪⎪⎪=-≤≤=-≤≤⎨⎨⎪⎪≤≤⎪⎪-≤≤⎪⎪⎩⎩11RA F 的影响线QB F 的影响线a/21/21/21/2E M 的影响线QF F 的影响线4-6 试用机动法作图示结构中指定量值的影响线。

第4章4-1试确定下列结构的超静定次数。

(a)(a-1)解去掉7根斜杆，得到图（a-1）所示静定结构。

因此，原结构为7次超静定。

(b)(b-1)解去掉一个单铰和一个链杆，得到图（b-1）所示静定结构。

因此，原结构为3次超静定。

(c)(c-1)解去掉三个水平链杆，得到图（c-1）所示静定结构。

因此，原结构为3次超静定。

(d)(d-1)解去掉两个单铰，得到图（d-1）所示静定结构。

因此，原结构为4次超静定。

(e)(e-1)解去掉两个单铰，切断一个梁式杆，得到图（e-1）所示静定结构。

因此，原结构为7次超静定。

(f)(f-1)解去掉四个支链杆，切断两个梁式杆，得到图（f-1）所示静定结构。

因此，原结构为10次超静定。

(g)(g-1)解去掉一个单铰，两个链杆，切开一个封闭框，得到图（g-1）所示静定结构。

因此，原结构为7次超静定。

(h)(h-1)解切开七个封闭框，得到图（g-1）所示静定结构。

因此，原结构为21次超静定。

(i)(i-1) 解切开两个封闭框，得到图（i-1）所示静定结构。

因此，原结构为6次超静定。

4-2试用力法计算下列超静定梁，并作M和F Q图。

EI为常数。

qqAl(a) B A BX1基本体系A BX11lM图1ql2/22/2q l2/82/8q l2/82/8BABM P图M图解11X11P034lql3qlX 111P13EI8EI84-2(b)FP X1X2F PAABBl/2l/2基本体系11A ABX11X21 BM图1 M图2F P F Pl/8FPl/8 AABBF P l/4 M P图F P l/8 M图解XX 1111221P 0XX2112222P2 llFlP，，11223122161P2P16EIEIEIFlPXX1284-2(c)F PFP1Al（c）B A基本体系BX1M图1BX1=1F P lF P l/2FPB ABAM P图F P l/2M图解11X11P0；2lFlP、；111PEI2EIFlPX。

结构力学 第四章习题 参考答案2005级4－1 图示抛物线拱的轴线方程24(fy x l l=−)x ，试求截面K 的内力。

解：（1） 求支座反力801155 kN 16AV AV F F ×=== 0805(5580)0.351500.93625 kN 16BV BV F F ×==−×+×== 0Mc 55880350 kN 4H F f ×−×===（2） 把及代入拱轴方程有:16m l =4m f =(16)16xy =−x （1）由此可得:(8)tan '8x y θ−==（2） 把截面K 的横坐标 ,代入（1），（2）两式可求得: 5m x ==＞, 3.44m y =tan 0.375θ= 由此可得:20.56θ= 则有sin 0.351θ=,cos 0.936θ=最后得出截面k 处的内力为: (上标L 表示截面K 在作用力左边，R 则表示截面在作用力右边)055550 3.44103 kN m K H M M F y =−=×−×=i0cos sin 550.936500.35133.93 kN L sK s H F F F θθ=−=×−×= (5580)0.936500.35140.95 kN R sK F =−×−×==40.95 KN 0sin cos 550.351500.93666.1 kN L NK s H F F F θθ=+=×+×= (5580)0.351500.93638.03 kN R NK F =−×+×=4－2 试求拉杆的半圆三铰拱截面K 的内力。

解：（1）以水平方向为X 轴,竖直方向为Y 轴取直角坐标系，可得K 点的坐标为：2m6mK K x y =⎧⎪⎨==⎪⎩ （2）三铰拱整体分别对A ，B 两点取矩，由平衡方程可解得支座反力：0 20210500 20210500 2100A By B Ay x Ax M F M F F F ⎧=×−××⎪⎪=×+××⎨⎪=−×=⎪⎩∑∑∑=== =＞ 5 kN ()20 kN () 5 kN ()Ay Ax By F F F =−⎧⎪=−⎨⎪=⎩向下向上向左（3）把拱的右半部分隔离，对中间铰取矩，列平衡方程可求得横拉杆轴力为：CN 0 105100MF =×−×∑=＞N 5 kN F =（4）去如图所示的α角，则有：=＞cos 0.6sin 0.8θθ=⎧⎨=⎩于是可得出K 截面的内力，其中：22(6)206525644 kN m 2K M ×=−+×−×−×=isK F (20265)sin 5cos 0.6 kN θθ=−×−×−×=− NK F (20265)cos 5sin 5.8 kN θθ=−−×−×−×=−13K M F r Fr ==（内侧受拉） K 截面作用有力，剪力有突变 且有01sin3032LSK 2F F F F =−=−×=− （2） 22R SK F FF F =−=（3）011sin30(326NKF F F F ==×=拉力）（4）4-4 试求图示三铰拱在均布荷载作用下的合理拱轴线方程。

结构力学课后习题答案4结构力学课后习题答案4结构力学是工程学中非常重要的一门学科，它研究物体在受到外力作用下的变形和破坏行为。

通过学习结构力学，我们可以更好地理解和分析各种工程结构的力学性能，为工程设计和施工提供有力的支持。

下面是结构力学课后习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。

1. 问题描述：一个悬臂梁的长度为L，横截面形状为矩形，宽度为b，高度为h。

在悬臂梁的自重作用下，梁的挠度为δ。

求悬臂梁在距离支点x处的弯矩M和剪力V。

解答：根据悬臂梁的受力分析，距离支点x处的弯矩M可以通过以下公式计算：M = -wLx + 1/2wL^2其中，w为单位长度的梁的自重。

剪力V可以通过以下公式计算：V = wL - wx2. 问题描述：一个梁的长度为L，横截面形状为矩形，宽度为b，高度为h。

在梁的两端分别施加一个向下的集中力P。

求梁在距离支点x处的弯矩M和剪力V。

解答：根据梁的受力分析，距离支点x处的弯矩M可以通过以下公式计算：M = -Px + P(L-x)剪力V可以通过以下公式计算：V = P3. 问题描述：一个梁的长度为L，横截面形状为矩形，宽度为b，高度为h。

在梁的两端分别施加一个向下的集中力P。

梁的弹性模量为E，截面惯性矩为I。

求梁在距离支点x处的挠度δ。

解答：根据梁的受力分析，梁在距离支点x处的挠度δ可以通过以下公式计算：δ = (Px(L^2-x^2))/(6EI)4. 问题描述：一个梁的长度为L，横截面形状为矩形，宽度为b，高度为h。

在梁的两端分别施加一个向下的集中力P。

梁的弹性模量为E，截面惯性矩为I。

求梁在距离支点x处的剪力V。

解答：根据梁的受力分析，梁在距离支点x处的剪力V可以通过以下公式计算：V = P(L-x)/L5. 问题描述：一个梁的长度为L，横截面形状为矩形，宽度为b，高度为h。

在梁的两端分别施加一个向下的集中力P。

梁的弹性模量为E，截面惯性矩为I。

求梁在距离支点x处的弯矩M。

第1章绪论（无习题）第2章平面体系的机动分析习题解答习题2.1是非判断题(1) 若平面体系的实际自由度为零，则该体系一定为几何不变体系。

( )(2) 若平面体系的计算自由度W=0，则该体系一定为无多余约束的几何不变体系。

( )(3) 若平面体系的计算自由度W＜0，则该体系为有多余约束的几何不变体系。

( )(4) 由三个铰两两相连的三刚片组成几何不变体系且无多余约束。

( )(5) 习题2.1(5) 图所示体系去掉二元体CEF后，剩余部分为简支刚架，所以原体系为无多余约束的几何不变体系。

( )习题2.1(5)图(6) 习题2.1(6)(a)图所示体系去掉二元体ABC后，成为习题2.1(6) (b)图，故原体系是几何可变体系。

( )(7) 习题2.1(6)(a)图所示体系去掉二元体EDF后，成为习题2.1(6) (c)图，故原体系是几何可变体系。

()(a)(b)(c)习题2.1(6)图习题2.2填空(1) 习题2.2(1)图所示体系为_________体系。

习题2.2(1)图(2) 习题2.2(2)图所示体系为__________体系。

习题2-2(2)图(3) 习题 2.2(3)图所示4个体系的多余约束数目分别为_______、________、__________、__________。

习题2.2(3)图(4) 习题2.2(4)图所示体系的多余约束个数为___________。

习题2.2(4)图(5) 习题2.2(5)图所示体系的多余约束个数为___________。

习题2.2(5)图(6) 习题2.2(6)图所示体系为_________体系，有_________个多余约束。

习题2.2(6)图(7) 习题2.2(7)图所示体系为_________体系，有_________个多余约束。

习题2.2(7)图习题2.3对习题2.3图所示各体系进行几何组成分析。

(a)(b)(c)(d)(e)(f)(h)(g)(i)(j)(k)(l)习题2.3图第3章 静定梁与静定刚架习题解答习题3.1 是非判断题(1) 在使用内力图特征绘制某受弯杆段的弯矩图时，必须先求出该杆段两端的端弯矩。